(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電粒子ビーム用のレンズシステム（１）であって、
第１ポールピース（１２）、第２ポールピース（１４）、及び前記荷電粒子ビームの夫々用の複数のレンズ開口部（１６）を備えたレンズ本体（１０）と、
前記複数のレンズ開口部（１６）の周囲に配置される共通励磁コイル（２０）であって、前記レンズ開口部へ夫々の第１磁束を供給する共通励磁コイル（２０）とを含むレンズシステム（１）において、
前記レンズ開口部（１６）間に配置される補償コイル（３０）であって、前記レンズ開口部の少なくとも一部に夫々の第２磁束を供給し、これによって前記第１磁束の非対称性を補償する補償コイル（３０）を含むことを特徴とするレンズシステム（１）。
【請求項２】
前記補償コイルは、前記第１ポールピース（１２）と前記第２ポールピース（１４）の間に本質的にギャップレス接続を提供する磁気スタブ（１９）の周囲に配置される請求項１記載のレンズシステム。
【請求項３】
前記補償コイル（３０）は、すべてのレンズ開口部（１６）が前記補償コイルの外側にあるように配置される請求項１〜２のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項４】
動作中に、前記補償コイル（３０）は、前記励磁コイル（２０）によって伝えられる電流とは反対方向に電流を伝える請求項１〜３のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項５】
前記レンズ開口部（１６）は、二次元配置で配置される請求項１〜４のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項６】
前記レンズ開口部（１６）は、少なくとも２行及び少なくとも２列を有するアレイとして配置される請求項１〜５のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項７】
前記レンズ開口部（１６）は、少なくとも１方向において、互いに対して９０ｍｍ未満、好ましくは約４０ｍｍ〜７０ｍｍの距離を有する請求項１〜６のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項８】
前記レンズ開口部（１６）の各々１つは、夫々の光軸を画定し、動作中に前記開口部（１６）の各々１つに対するレンズフィールドは、前記夫々の光軸を含む少なくとも１つの対称面を有する請求項１〜７のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項９】
前記レンズ開口部（１６）のうちの少なくとも１つの夫々の中心を含む対称面（Ｓ１、Ｓ２）に対して対称である請求項１〜８のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項１０】
少なくとも２つの対称面（Ｓ１、Ｓ２）に対して対称である請求項１〜９のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項１１】
前記複数のレンズ開口部（１６）は、少なくとも４つのレンズ開口部である請求項１〜１０のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項１２】
前記複数のレンズ開口部（１６）の各々に対して、前記レンズ開口部の夫々の周囲に配置される調整コイルを更に含む請求項１〜１１のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項１３】
前記第１ポールピース（１２）及び前記第２ポールピース（１４）のうちの少なくとも１つは、磁性材料の一体として提供される請求項１〜１２のいずれか１項記載のレンズシステム。
【請求項１４】
複数の荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子ビーム源と、
請求項１〜１３のいずれか１項記載のレンズシステムを含む荷電粒子ビームカラムとを含む多重荷電粒子ビーム装置。
【請求項１５】
複数の荷電粒子ビームを生成するステップと、
レンズ本体（１０）の複数のレンズ開口部（１６）のうちの夫々１つを通して前記荷電粒子ビームの各々を導くステップと、
前記複数のレンズ開口部（１６）の周囲に配置される共通励磁コイル（２０）内で第１方向に電流を生成し、これによって前記レンズ開口部に夫々第１磁束を供給するステップとを含む荷電粒子ビーム装置を動作させるための方法において、
前記レンズ開口部（１６）間に配置される補償コイル（３０）内で前記第１方向とは反対の第２方向に電流を生成し、これによって前記レンズ開口部の少なくとも一部に夫々第２磁束を供給し、前記第１磁束の非対称性を補償するステップとを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明の態様は、複数ビームの荷電粒子アプリケーション（例えば、検査システムアプリケーション、試験システムアプリケーション、リソグラフィーシステムアプリケーション等）のためのレンズシステムに関する。特に、本発明の態様は、複数の荷電粒子ビーム用のレンズシステムに関し、特に夫々の荷電粒子ビームに対して複数のレンズ開口部を含むレンズシステムに関し、つまりマルチビームアプリケーション用レンズシステムに関する。本発明の更なる態様は、複数の荷電粒子ビーム装置に関し、及び荷電粒子ビーム装置を動作させる方法に関する。
【発明の背景】
【０００２】
荷電粒子ビーム装置は、複数の産業分野で使用されている。製造中の半導体デバイスのテスト、リソグラフィー用露光システム、検出装置及び検査システムは、これらの分野のいくつかの例である。
【０００３】
一般的には、マイクロメートル又はナノメートルスケール内の試料の構造化及び検査に対して高い需要がある。このような小さなスケールでは、プロセス制御、検査、又は構造化は、しばしば荷電粒子ビーム（電子ビーム（電子線）など）によって行われ、それは、荷電粒子ビーム装置（電子顕微鏡、電子ビームパターンジェネレータ、又は荷電粒子検査システムなど）の中で生成され、集束される。荷電粒子ビームは、その短い波長のために、例えば光子ビームと比べて優れた空間分解能を提供する。
【０００４】
しかしながら、所定のビーム径に対して、荷電粒子ビームの流れは、荷電粒子ビームシステムのスループットを制限する。結像される構造等の更なる微細化が必要であるので、荷電粒子ビーム径は小さくしなければならない。その結果、個々のビームに対するビームの流れ、したがってスループットは、低下する。
【０００５】
全荷電粒子ビームの流れを高め、これによってスループットを向上させるために、複数の荷電粒子ビームを使用することができる。このように、スループットはマルチカラムシステム内のカラム数に比例して増加可能である。
【０００６】
複数の荷電粒子ビームを得るための１つの選択肢として、いくつかのシングルビームカラムを互いに組み合わせることができる。しかしながら、いくつかの部品、特に磁気レンズは、磁場を任意に増加させることはできないので、十分に微細化することはできない。このように、カラムは、電子ビーム間の距離が１００ｍｍ〜２００ｍｍとなるように離間されなければならない。
【０００７】
この問題を克服するために、米国特許第３，７１５，５８０号では、２つの穴を各々シングル電子ビーム用に提供する円形の励磁コイルを有する磁気レンズを利用している。これによって、各電子ビーム用の穴（光軸）は、励磁コイルの位置から異なる距離を有するので、前のレンズの連続的な回転対称性は放棄される。この磁気集束フィールドの対称性の欠如は、更なる収差をもたらし、こうして得られる分解能は下がる。
【０００８】
更に、米国特許第７，５７６，９１７号には、同一の個々のサブユニットを備えた多軸レンズが記述されている。多軸レンズは、一次元のアレイ内にレンズを密に詰め込むことが可能であるが、更に間隔を減らしたいという願望が残る。特に多軸レンズでは、隣接する第２のアレイとの間隔は大きいままである。
【０００９】
解像度を向上させることに対する強い願望があるので、そのようなシステムにおいて、製造を単純化し、収差を最小限に抑えるために、最先端技術の装置を更に改善することが本発明の目的である。
【概要】
【００１０】
上記の点において、独立請求項１に係るレンズシステムと、請求項１４に係る多重荷電粒子ビーム装置と、独立請求項１５に係る方法が提供される。更なる利点、構成、態様、及び詳細は、従属請求項、説明、及び図面から明らかである。
【００１１】
一実施形態によれば、複数の荷電粒子ビーム用レンズシステムは、第１ポールピース（磁極片）、第２ポールピース、及び夫々の荷電粒子ビーム用の複数のレンズ開口部を有するレンズ本体と、レンズ開口部に夫々の第１磁束を提供するために複数のレンズ開口部の周囲に配置される共通励磁コイルと、補償コイルとを含む。補償コイルは、レンズ開口部間に配置され、レンズ開口部の少なくとも一部に夫々の第２磁束を提供し、これによって第１磁束の非対称性を補償する。
【００１２】
更なる一実施形態によれば、荷電粒子ビーム装置を動作させるための方法は、複数の荷電粒子ビームを生成するステップと、レンズ本体の複数のレンズ開口部の夫々１つを通して各荷電粒子ビームを導くステップと、複数のレンズ開口部の周囲に配置される共通励磁コイルに第１方向に電流を生成し、これによってレンズ開口部に夫々の第１磁束を提供するステップと、レンズ開口部間に配置される補償コイルに第１方向とは反対の第２方向に電流を生成し、これによってレンズ開口部の少なくとも一部に夫々の第２磁束を提供し、第１磁束の非対称性を補償するステップとを含む。
【００１３】
このように、本明細書内に記載されるレンズシステムは、複数の荷電粒子ビーム（電子ビームなど）を密にまとめることを可能にし、それゆえ複数の荷電粒子ビームカラムを密にまとめることを可能にする。したがって、レンズシステムは、高スループットを備えたマルチカラム電子ビームシステムの設計を可能にする。設計は、特に二次元に配置される密にまとめられた電子ビームを可能にする。例えば、走査及び検査されるサンプルが比較的小さい場合、二次元配置は、多くのアプリケーションに対して有利である。
【００１４】
本明細書内に記載されるレンズシステムはまた、比較的対称な集束フィールドを可能にし、それゆえ収差を減らすことができる。このように、小さなスポットサイズとそれに対応する高い解像度を持つ荷電粒子ビームを達成できる。
【００１５】
実施形態は、開示された方法を実施するための装置にも指向され、各々記載された方法ステップを実行する装置部品も含む。これらの方法ステップは、ハードウェア部品、適切なソフトウェアによってプログラムされたコンピュータ、この２つの任意の組み合わせ、又は他の何らかの方法によって実行可能である。更に、本発明に係る実施形態は、説明される装置を動作させる方法も指向される。それは、装置のすべての機能を実行するための方法ステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の上述した構成を、詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本発明のより特定の記述が、実施形態によって参照されてもよい。添付図面は、本発明の実施形態に関連し、以下の通りである。
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るレンズシステムの概略上面図を示す。
【図２ａ】〜
【図２ｂ】図１のレンズシステムの概略側面図を示す。
【図３】図１のシステムの利点を理解するために有用な例示的な電流図を示す。
【図４】〜
【図６】本発明の夫々の更なる実施形態に係るレンズシステムの概略上面図を示す。
【図７】本発明を理解するために有用な実例に係るレンズシステムの概略上面図を示す。
【図８】図７のレンズシステムの側面図を示す。
【発明の詳細な説明】
【００１８】
ここで、本発明の様々な実施形態に対して詳細に述べられ、その１以上の実施例が図に示される。以下の図面の説明の中では、同じ参照番号は同一部品を表す。一般に、個々の実施形態に関する相違点のみが説明される。各実施例は、発明を説明するために提供され、発明を限定することを意図していない。例えば、一実施形態の一部として例示又は説明される構成は、他の実施形態において、又は他の実施形態と組み合わせて使用可能であり、これによって更に別の実施形態を得ることができる。本発明は、そのような修正形態及び変形形態を含むことを意図している。
【００１９】
本出願の保護範囲を制限することなく、以下において荷電粒子マルチビーム装置は、例示的に電子マルチビーム装置として参照される。これにより、複数の電子ビームを備えた電子ビーム装置は、特に電子ビーム検査システムであってもよい。本発明は、検査、試験、及びリソグラフィーアプリケーション用の他の荷電粒子（例えば、イオン）、及び、検出装置の場合は、試料画像を取得するための他の二次荷電粒子等の供給源を使用する装置に更に適用することができる。
【００２０】
図７及び８を参照して、発明を理解するために有用な実例に係るレンズシステムを説明する。図７の上面図に見られるように、レンズシステムは、４つの電子ビームカラム用の、２×２のアレイに配置される、４つのレンズ開口部又はレンズ穴４１６を備えたレンズ本体を有する。更に、共通励磁コイル４２０は、レンズ開口部４１６の周囲に配置される。更に、図８の断面側面図に見られるように、レンズ本体は、第１ポールピース４１２、第２ポールピース４１４、及びレンズ開口部４１６を囲む上下のポールピース４１２、４１４の間に夫々ギャップ４１８を有する。ポールピースは、パーマロイ、μメタル、又は他の任意の磁気伝導材料で作られている。図７の電流矢印４２１によって示されるように、電流が励磁コイル４２０に印加された場合、電子ビームを集束させるために、磁束線４２２ａ、４２２ｂによって示されるように、磁束場Ｂ（つまり磁場）がレンズ開口部４１６に印加される。
【００２１】
図７及び８のレンズシステムは、密にまとめられたレンズの二次元アレイが可能になる。しかしながら、この設計では、励磁コイル４２０によって作られる磁束場Ｂ（線４２２ａ、４２２ｂ）が回転対称ではないため、電子ビームの収差を作ってしまう欠点を有する。
【００２２】
非対称性は、磁場に蓄えられた自由エネルギーＵ＝（Ｈ・Ｂ）／２の観点から理解することができる。ここで、Ｂは励磁コイル電流による自由磁束場であり、Ｈ＝Ｂ／（μｒ・μ０）、μｒは物質の透磁率であり、μ０は定数である。磁場Ｂは自由エネルギーＵを最小化する空間的な構成をとる。
【００２３】
ポールピース４１２、４１４内部が無限の透磁率μｒである理想的なケースでは、ポールピース４１２、４１４内部の磁束は、Ｈ＝０のため自由エネルギーに寄与しないだろう。その代わりに、上部ポールピース４１２と下部ポールピース４１４との間のギャップを通過する磁場の一部のみが、自由エネルギーに寄与するだろう。したがって、ギャップが各レンズ開口部４１６に対して回転対称であると仮定すると、その結果得られる磁束場Ｂも完全に回転対称となるだろう。完全に回転対称な磁束場の場合には、レンズの光軸（対称軸）を走行する電子ビームは、非点収差を取り入れることなく磁場に影響されるだろう。
【００２４】
しかしながら、磁性材料の透磁率μｒは限られており、及び飽和効果のために、ポールピース４１２、４１４内部の磁束及びそれらの自由エネルギーＵへの貢献は無視できなくなるだろう。したがって、磁束場は、コイルに近い部分（磁束線４２２ａ）で非対称となり、コイルから遠く離れた部分（磁束線４２２ｂ）よりも強い磁場を有する所定の磁場強度でより小さな自由エネルギーで得ることができる。したがって、磁束場は、（コイル４２０により近い）レンズ本体の外周に近いレンズ開口部４１６の部分で強く、（コイル４２０から遠く離れた）レンズ本体の中心に近いレンズ開口部４１６の部分で弱くなるだろう。その結果、個々のレンズの部分は、一般的に不均一な強度と非対称性を有し、電子ビームの非点収差及び同様の望ましくない効果をもたらすだろう。
【００２５】
これらの非対称性により、レンズ開口部内の磁場勾配は、寄生ビーム偏向をもたらす双極子効果を作る。また、四極子磁場成分が、（図７の対角線に沿って指向される極によって）作られ、強い非点収差を誘発する。また、より高次の多極子（例えば、強い六極子）が作られ、これは大きなバンドル径を有する高電流システムにおいてスポットサイズを悪化させるため、無視することができない。
【００２６】
磁束場のこれらの非対称性を低減するために、発明を理解するための有用な代替の例示的セットアップにおいて、各レンズ開口部は、（更に以下で図３を参照して説明されるように、）夫々のレンズ開口部を取り囲む個々の励磁コイルを備えることができる。しかしながら、これによって、レンズ開口部間の距離が大きくなり、これはそれらの間の励磁コイルの配置によって引き起こされる。
【００２７】
以下において、本発明の実施形態について説明する。これらの実施形態は、図７及び８の構成の磁束場の非対称性及びそれらの有害な影響を減らし、更にコンパクトなセットアップが可能となる。
【００２８】
図１及び２ａは、本発明の実施形態に係るレンズシステム１を示す。図１の上面図に見られるように、レンズシステム１は、４つの電子ビームカラム用の、２×２のアレイに配置される、４つのレンズ開口部又はレンズ穴１６を備えたレンズ本体を有する。各レンズ開口部１６は円形であり、中心を持ち、中心を通る光軸を画定する。更に、共通励磁コイル２０は、レンズ開口部１６の周囲に配置される。
【００２９】
更に、Ｓ１又はＳ２面に沿って取られた図２ａの断面側面図に見られるように、レンズ本体１０は、第１ポールピース１２、第２ポールピース１４、及びレンズ開口部１６を囲む上下のポールピース１２、１４の間に夫々ギャップ１８を有する。レンズ本体１０（ポールピース１２、１４）は、磁気伝導材料（例えば、パーマロイ又はμメタルを含む材料）で作られる。このように、レンズ本体１０は、上部ポールピース１２と下部ポールピース１４との間のギャップ領域１８に本質的に磁場を閉じ込める磁気伝導回路を提供する。図７及び８を参照して上述したように、この磁場はその後、レンズ開口部１６を通って軸方向に走行する電子ビームを集束させる。レンズの更なる可能な変形形態を以下に説明する。
【００３０】
更に、レンズシステム１は、補償コイル３０を有する。補償コイル３０は、レンズ開口部１６間に配置される。ここで、レンズ開口部間の配置は、次のように理解することができる。補償コイルの少なくとも一部は、レンズ開口部間の領域内にある。レンズ開口部１６間のこの領域は、図１において領域Ａとして示される。より一般的には、レンズ開口部間の領域Ａは、レンズ開口部の中心間の領域（多角形の領域）として画定され、レンズ開口部自体の領域は除く。
【００３１】
励磁コイル３０は、丸みを帯びたエッジをもつ長方形の形状を有しているが、他の任意の円形又は非円形形状を有することができる。図示された実施形態とは独立した一般的な態様として、補償コイル３０は励磁コイル２０のコイル軸に平行なコイル軸を有する。更なる一般的な態様として、レンズ開口部１６は、補償コイル３０の内部にはなく、すなわち、すべてのレンズ開口部１６は、補償コイル３０の外部にある。その代わりに、更なる一般的な態様として、補償コイルは、磁気スタブ１９の周囲に配置される（図２ａ参照）。磁気スタブ１９は、上部ポールピース１２と下部ポールピース１４との間に本質的にギャップレス接続を提供し、これによって磁束は、上部ポールピース１２と下部ポールピース１４との間を低磁気抵抗で拡張することができる。更なる一般的な態様として、励磁コイル２０及び／又は補償コイル３０の内部は、凸形状を有する。
【００３２】
動作中、図１の電流矢印２１によって示されるように、電流が励磁コイル２０に印加され、図７及び８を参照して説明されたのと同様に電子ビームを集束させるために、図２ｂの磁束線２２によって示されるように、磁束場Ｂ（第１磁束２２）が、レンズ開口部１６に印加されるだろう。図２ｂの磁束線２２は、図８のより詳細な磁束線４２２ａ、４２２ｂの簡易図である。
【００３３】
更に、図１の電流矢印３１によって示されるように、電流が補償コイル３０に印加される。この補償コイル電流３１は、励磁コイル電流２１の方向とは逆方向である。補償コイル電流３１は、上部ポールピース１２と下部ポールピース１４を接続する磁性材料１９の中央スタブの周りを囲む。図２ｂに見られるように、補償コイル電流３１は、レンズ開口部１６に対して補償磁束場３２（第２磁束又は磁束場とも呼ばれる）を生成する。補償磁束場３２の磁束線は、レンズ開口部１６のギャップ１８を介して、及び磁気スタブ１９を介して閉じている。
【００３４】
磁性材料のこの内側のスタブ１９は、補償コイル３０と共に、このように重要な機能を有する。適切に励磁されるならば、それはマルチボアレンズ本体の中央部に外側部分の外側コイルと同じ磁気ポテンシャル差を作る。したがって、個々のレンズ全域に亘る半径方向のポテンシャル降下は、補償又は減少させることができる。ここで、非対称性を補償することは、たとえ非対称性が完全には排除されなくても実質的に低減することを意味すると理解される。特に、補償コイルは適切に補償電流を調整することによって、レンズフィールドの双極子成分を除去することができる。また、四極子及び六極子の非点収差の原因であるより高次の多極子を大幅に減らすことができる。支持コイル３０の適切な励磁は、例えば、励磁コイル２０と同じ数の巻数への励磁が可能である。
【００３５】
補償磁束場３２は、以下のように、第１磁束場２２の非対称性を少なくとも部分的に補償する。第１磁束場２２は、（コイル２０により近い）レンズ本体１０の外周に近いレンズ開口部１６の部分で強く、（コイル２０から遠く離れた）レンズ本体１０の中心に近いレンズ開口部１６の部分で弱くなる。対照的に、補償磁束場３２は反対の磁場分布を有しており、（コイル３０から遠く離れた）レンズ本体１０の外周に近いレンズ開口部１６の部分で弱く、（コイル３０により近い）レンズ本体１０の中心に近いレンズ開口部１６の部分で強くなる。重畳する場合は、全磁場（磁場２２及び３２の合計）の不均一性（例えば、高次磁気多極子モーメント）は、少なくとも部分的に相殺される。その結果、全磁場は、磁場２２よりも全体的に不均一性が低く、特にコイル２０の半径方向により低い双極子モーメントを有する。言い換えると、第１磁束（磁束場）２２の非対称性は、第２磁束（磁束場）３２によって補償され、すなわち低減される。
【００３６】
したがって、レンズ開口部１６を通過する電子ビームと相互作用するギャップ領域１８内の全磁場は、図７及び８に示される比較例の磁場よりも対称的である。したがって、レンズはビームの収差を減らし、高い解像度を得ることを可能にする。
【００３７】
図１のレンズシステムは、図１の描画面に直交する２平面Ｓ１及びＳ２に対して、いくつかの対称性、特にミラー対称性を有する。これらの対称性は、高次の磁気多極子場のいくつかを減らすので、より均一で無収差の集束領域に貢献する。特に、各レンズ開口部１６は、平面Ｓ１又はＳ２に対称な磁界レンズフィールドを有する。更に、上述のように、各レンズ開口部１６に対して、Ｓ１又はＳ２に直交する双極子モーメントは、適切に補償電流を調整することによって排除することもできる。これにより、一般的な態様として、動作中に、レンズ開口部１６の各々に対するレンズフィールドは、少なくとも１つの対称面を有し、少なくとも２つの対称面を有することが可能であり、少なくとも１つの対称面は夫々の光軸を含む。
【００３８】
図３を参照して、補償コイル３０の非対称性補償効果は、更なる比較例から始めることによって理解することができる。比較例では、レンズ開口部１６の各々は、夫々のレンズ開口部１６を取り囲み、電流５１を伝える個々のコイル５０を備える。このように、このセットアップは、非常に望ましい磁束場を生み出すが、コストが掛かる。図３のセットアップは、レンズ開口部１６間に、主に領域５２内に配置される励磁コイル部のため、レンズ開口部１６間に大きな距離を必要とする。
【００３９】
図１のセットアップは、図３の例で生成される磁束と非常に似ている磁束を生成し、同時に、レンズ開口部間に配置される励磁コイル部の問題に対処し、これによってよりコンパクトなセットアップを可能にする。すなわち、領域５２におけるこれらの励磁コイル部は、磁場に大きく影響を与えずに省略可能であり、領域５２内の夫々のコイル５０上の矢印によって示されるように、領域５２内では隣接するコイル５０からの電流は反対方向に流れることを理解することは重要である。これらの隣接する電流は、大部分が相殺されるので、結果として得られる磁束場に効果を及ぼさない。
【００４０】
図１のセットアップでは、図３の電流に対応する電流、及びそれゆえ磁束が得られ、領域５２内のコイル５０の非効率で場所を取る部分が省かれる。すなわち、図１に示されるコイル２０の電流２１は、図３に示されるコイル５０の外側部分５５（領域５２の外側に向かうコイルの部分）の電流に相当する。更に、図１に示されるコイル３０の電流３１は、レンズ開口部１６間に配置され、図３に示されるコイル５０の内側部分５４（領域５２の内側に配置されるコイルの部分、つまりレンズ開口部間）の電流に相当する。したがって、図３を図１と比較することにより、補償コイル３０がレンズ開口部１６間に配置される限り、その磁束は励磁コイル２０の磁束の非対称性を補償することを理解することができる。一般的な態様として、補償コイル３０は、その有効面積の半分超、又は３分の２超、又は９０％超がレンズ開口部間（図１の領域Ａ内）にあるように配置され、これによって補償磁束の対応する部分が、レンズ開口部間に生成される。
【００４１】
したがって、図１の電流は、図３の電流に対応し、領域５２内の無効な部分は取り除かれ、コイルはより有利な方法で再接続され、関連部分にのみ電流を流すことができる。コイルからの無効な部分を取り除き、同時に、レンズフィールドの均一性を向上させる電流を供給することによって、カラムピッチが狭まり、マルチボアレンズフィールドの均一性が増す。
【００４２】
更に、図３からこのようにして得られる波状の電流経路は、凸形状に整流される。これによって、更に多くの貴重な空間が得られ、レンズを互いにより近くに移動させることができる。一般的な態様として、励磁コイル２０及び／又は補償コイル３０は、凸形状である。
【００４３】
ここで、図４を参照して、本発明の更なる実施形態に係るレンズシステム１０１を説明する。レンズシステム１０１は、レンズ開口部１１６，１１７と、励磁電流１２１を伝える励磁コイル１２０と、補償電流１３１を伝える補償コイル１３０を含み、レンズ開口部１１６，１１７間に少なくとも部分的に配置される。図４のレンズシステム１０１は、概して図１〜２ｂのレンズシステム１に対応しており、図面から明らかな修正部を備えている。例えば、補償コイル１３０も、図２ａのスタブ１９に対応する磁気スタブの周りに配置され、第１ポールピースと第２ポールピースの間に本質的にギャップレスの接続を提供する。以下では、レンズシステム１に関する相違点のみを説明する。
【００４４】
図４のレンズシステム１０１では、レンズ開口部１１６，１１７は、２つの行１０２、１０３、及び５つの列の２次元アレイとして配置される。更に、一番外側の列（アレイの長手方向の両端）のレンズ開口部１１７は、ダミー開口部として提供される。これらのダミー開口部１１７は、電子ビームを集束するためには使用されない。また、アクティブレンズ開口部１１６と呼ばれる３つの内側の列に配置される残りのレンズ開口部１１６は、荷電粒子ビームを集束させるために使用される。
【００４５】
更に、補償コイル１３０が、レンズ開口部１１６、１１７間に（すなわち、レンズ開口部１１６，１１７間の領域Ａ内に少なくとも部分的に）配置され、特にアクティブレンズ開口部１１６間に配置される。これによって、図１の配置とは対照的に、補償コイル１３０の小さな部分が領域Ａの外側にも配置される。領域Ａの外側のこの部分のため、磁束の均一性が増加し、いかなる場合でも、この部分はアクティブレンズ開口部１１６に対する磁束に有害な影響を与えない。それにもかかわらず、補償コイル１３０の有効面積の８０％超が領域Ａ内にあり、有効領域の半分超がアクティブレンズ開口部１１６間の領域内にある。
【００４６】
図５を参照して、本発明の更なる実施形態に係るレンズシステム２０１を説明する。レンズシステム２０１は、図４のレンズシステム１０１と非常に類似しており、参照番号２ｘｘは、図４の参照番号１ｘｘに対応する。図４のレンズシステム１０１に対する主な違いとしては、レンズシステム２０１は、レンズ開口部２１６、２１７の３つの行２０２、２０３、２０４と、間に配置される２つの補償コイル２３０ａ、２３０ｂを有する。すべての更なる詳細に対しては、図４の説明が図５にも適用される。図５は、任意の数の行と列を使用することができることを示している。また、レンズ開口部１１６，１１７は、他の任意の方法で（例えば、六角形状に）配置することもできる。また、各側部には複数のダミーレンズ開口部１１７が提供されてもよく、又はダミーレンズ開口部が提供されなくてもよい。
【００４７】
図４及び５の実施形態の更なる変形形態（図示せず）において、遮蔽板がリニアレンズアレイの両端部に提供されてもよい。これらの遮蔽板は、図４及び５のダミーレンズ開口部１１７、２１７と夫々組み合わせることができ、又は、ダミーレンズ開口部と独立して又はその代わりに使用することができる。遮蔽板には、２つの効果がある。一方において、リニアレンズアレイの端部で励磁電流のループの影響を遮蔽する。他方において、リニアレンズアレイが無限長であるかのように、磁気近傍（周辺）を提供することができる。遮蔽板の構造とその効果は、米国特許第７，５７６，９１７号の図７ａ及び７ｂとその説明に記述されており、ここにおいて本出願に組み込まれる。上で示した態様、すなわちダミーレンズ開口部を提供する及び／又は遮蔽板を提供することは、すべての種類のレンズシステムに独立して使用可能である。
【００４８】
図４及び５のレンズシステム１０１及び２０１の利点は、これらのレンズシステムが、３以上の列をもつ複数の行を近接して有し、同時に補償コイルの追加によって上述のように双極子の補償及び非点収差の最小化の恩恵を提供することである。
【００４９】
設計は、特に二次元に配置される密にまとめられた電子ビームを可能にする。例えば、ウェハマスクの欠陥検査の場合のように、走査及び検査されるサンプルが比較的小さい場合、二次元配置は、多くのアプリケーションに対して有利である。この場合、マスク領域は１００ｍｍ×１００ｍｍのオーダーにあり、少なくとも４つのカラムによって同時に走査する必要があり、したがって、両方向におけるカラムピッチは約５０ｍｍである必要がある。一般的な態様として、隣接するレンズ開口部の中心は、１００ｍｍ未満、又は７５ｍｍ未満、又は更に５０ｍｍ以下、互いに離間している。小型の補償コイルを使用して、４０ｍｍの狭い間隔を達成することができる。
【００５０】
図６を参照して、更なるレンズシステム３０１を説明する。レンズシステム３０１は、図１のレンズシステム１と非常に類似しており、図１の参照番号ｘｘは、図６の参照番号３ｘｘに対応する。以下では、図１に対する相違点のみを説明する。図６のレンズシステム３０１では、９個のレンズ開口部３１６が提供される。レンズ開口部３１６は、３×３のアレイ状に配置される。更に、４つの補償コイル３３０ａ〜３３０ｄの各々は、レンズ開口部間に配置される。より正確には、コイルの各々は４つの隣接するレンズ開口部１１６間に配置され、隣接するレンズ開口部は２×２のサブアレイを形成する。例えば、補償コイル３３０ａ〜３３０ｄの各々は、図２ａのスタブ１９に対応する夫々の磁気スタブの周囲に配置される。
【００５１】
図３を参照して上述した根拠と類似した根拠によって理解できるように、図６に示される補償コイル３３０ａ〜３３０ｄの配置は、特に有利である。
【００５２】
ここで、実施形態の可能な更なる変形形態について説明する。レンズはこれまで、上部ポールピース１２と下部ポールピース１４との間のギャップ１８（例えば、図２ａを参照）によって純粋に磁気レンズとして説明されてきた。ポールピース１２、１４及びギャップ１８は、任意の適当な方法で成形することができ、レンズシステムの異なる形状に応じて、ポールピースの他の配置を実現することができる。例えば、ラジアルギャップレンズは、内側と外側のポールピースを有する。上部及び下部のポールピースは、ギャップ１８によって互いに区別され、レンズ本体は通常、個別部品としてポールピースから作られ、その後、組み立てられるが、原則として、レンズ本体は、一体の一部品として形成することも可能である。一般的な態様として、レンズ開口部の領域内のギャップは、第１ポールピースを第２ポールピースから分離する。更なる一般的な態様として、第１ポールピース及び／又は第２ポールピースは、複数のレンズ開口部を取り囲む磁性材料の（夫々）単体として提供される。これにより、磁束は最小の磁気抵抗によってレンズ開口部の１つから他まで通過できる。
【００５３】
また、レンズは、図２ａのレンズ開口部１６内に提供される静電レンズによって、静電磁界複合レンズとして提供することができる。静電レンズは、光軸に対して対称に配置される２つの電極を含む。２つの電極は静電界浸レンズとして使用され、これによってイメージング特性を改善することができる。このような複合レンズが米国特許第７，５７６，９１７号の図９とその説明に記述されており、ここで本出願に組み込まれる。
【００５４】
また、夫々のレンズ開口部の周囲に追加の調整コイルを配置することもできる。そのような追加の調整は、図３に示されるコイル５０に対応している。しかしながら、図３とは対照的に、これらの調整コイルは、励磁コイル及び補償コイルに加えて提供されるので、弱い調整フィールドのみを提供する必要がある。このような理由から、調整コイルは最小限の必要空間で提供可能である。
【００５５】
また、励磁コイル及び補償コイルは直列に接続することができ、これによってそれらに供給される（同じ）電流が互いに逆方向に導かれ、補償コイルの巻数を調整することによって、第１磁束の非対称性を補償する磁束を提供する。
【００５６】
本明細書内に記載のレンズシステムは、狭いビーム間隔を備えた複数の荷電粒子ビームを、場合によっては２次元にもつ、コンパクトな多重荷電粒子ビーム装置の製造を可能にする。このようなビーム装置は、複数の荷電粒子ビームを生成するための荷電粒子ビーム源、及び荷電粒子ビームカラムを有する。荷電粒子ビームカラムは、通常ビームカラム内で使用される要素以外に、本明細書内に記載されるようなレンズシステムを含む。
【００５７】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図１】
0005685503.tif 000002
【図２ａ】
0005685503.tif 000003
【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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